CN1076760A

CN1076760A - 上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法

Info

Publication number: CN1076760A
Application number: CN 92102173
Authority: CN
Inventors: 卢锡焕
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-09-29

Abstract

一种隧道或地下道内上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法，主要为在锚孔施打完成后装设预拉力钢键，钢键顶设置活动扩孔叶片，叶片张开钩插卡住岩壁，然后安装承压钣、握线器及夹片，施加初始预拉力使钢键伸直，预灌速凝剂，使承压钣锚孔内附近固结封闭，最后灌水泥浆达到制成预拉力岩锚目的。

Description

本发明涉及一种上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法，该施工法主要包括在钢键顶端装设活动扩孔叶片以钩卡岩壁，再安装承压钣、握线器及夹片，施行初拉，预灌速凝剂，使承压钣锚孔内附近固结封闭后，再行灌浆，以达制成预拉力岩锚。

一般岩锚大多施打在边坡背拉挡土墙、地下室开挖连续壁、背拉和抗浮地锚等，前者为俯打，后者为垂直向下施打，在操作上由于地心引力关系所以容易，可是对于地下重要设施如地下道、隧道及地下电厂工程的岩锚，除了前述背拉俯角式施打地锚外，必须向上仰角施打，但由于地心引力的影响，安装预拉力钢键和灌浆等工作均十分困难，常见的困难有：（以岩锚设计拉力100吨，长25米为例）

1.安装困难：钢键总重为26米×11束×0.78公斤＝223公斤，此等重量须七至八个人抬推，才能将钢键推进锚孔中，如果钢键头部于推送往孔底的过程中顶到孔壁裂隙或凹凸块，则需十数个人才能推进;

2.灌浆困难：虽有填塞橡胶垫塞住，但孔洞的孔壁并非圆滑，偶遇有凹凸或裂隙（如图一所示），水泥浆仍将会漏出;

3.锚碇力不足：由于水泥浆无法充满固定端（上半部呈空虚状态;如图1所示），致使锚碇力不够;此外由于地心引力使固定端钢键依靠著孔壁，致水泥浆不均匀地围包钢键（如图二所示），造成锚碇力不够;

4.钢键脱落：钢键质量大，常因重力作用而滑落下来。

鉴于传统仰角施打岩锚的上述缺陷，因此，本发明的目的在于提供一种上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工方法，

为实施本发明的方法，利用钻机将钢键推入锚孔内，用扩座叶片钩卡岩壁以使岩锚不致因重力作用而掉落，同时也以扩座叶片钩卡锚孔壁以使钢键的轴线保持于锚孔的中心轴线上，以达到水泥浆均匀地围包钢键并增强锚碇的效果，在锚孔口涂敷水泥后，即置入承压板、握线器及夹片，施加初始预拉力以使钢键伸直，灌入速凝剂，固结密封孔口使灌浆不易外漏。

兹列举本发明的一较具体的实施例，配合附图详述以便能对本发明的方法、实施程序、目的及功效等取得清晰的了解。

图1 为传统钢键置入锚孔方式的剖面图;

图2 为传统钢键置入锚孔方式的剖面图;

图3 为本发明的上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法;

图4 为本发明的上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法;

图5 为本发明的上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法;

图6 为本发明的上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法;

图7 为本发明的上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法;

图8 为本发明的上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法;

图9 为本发明的上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工法;

请参阅图1，所示为传统的上仰式锚体置入方法的示意图，该方法为：在岩锚施打完成后，用人力推抬钢键入孔，钢键的组装包括：头部5、钢键2、大环3、小环4，各部分相互间隔组成，固定端与自由端以封浆器8结合之，并套入聚乙烯管6，自由端孔口以填塞橡胶垫7密封，在聚乙烯管外环围放置承压钣10，再用钣承架101顶住以防钢键滑落;由于灌浆时，因锚孔口不可能很圆或因破裂隙缝而常导致水尼浆9流漏出孔外，形成灌浆不足，致固定端空虚，围包与握持锚碇效果不良。

请再参看图2，所示为传统上仰式锚体置入后的情形，因重力作用，锚体及钢键无法保持在锚孔之中心轴线上，故必偏斜靠触于孔壁，致使灌浆后，水泥浆不能平均围包钢键，造成锚碇力不足。

本发明之施工法，则如图3至图9所示。请先参阅图3：本发明利用包括由一叶片锚头13、夹键头12、钢键2所构成之岩锚，该岩锚结合聚乙烯质底的灌浆管21及排气管22（如图7中各断面图所示），其自由端部分则先于钢键2涂防腐蚀油后再将该钢键2套入聚乙烯管15内，两端以强力胶或胶布粘封，待完成上述锚体组装后，再操作夹住钻杆17的钻机头16，钻杆17推压夹键头12向上打使之进入至孔底，如果碎石阻止夹键头前进时，利用机头轻微打击即可进入，如图4所示，入孔时由钻机16旋转，逼使叶片13张开扩孔卡住（插住）孔壁。且视岩层性质改变叶片13的张开程度，如为砂岩、变质岩等硬质岩，略为张大叶片131即可钩住;如遇泥岩、页岩互层时，即可再扩大。其扩大或缩小可由如下三点印证：

1.假设地锚设计拉力100吨，长25米时，钢键重量为223公斤，加上钢键变化头叶片为250公斤，再加钻杆共有500公斤。

2.印证拉钩力：由钻机头放松，钢键及钻杆会否自行滑下。

3.为安全起见，钻机头夹住钻杆往下拉，如无法拉动，即可证明叶片钩住岩壁。

4.请配合参阅图8，叶片13和夹键头12最弱之处即叶片闩轴134，本发明之闩轴采用直径为10毫米，受拉力时，其剪应力为：

（a）材质JIS标准SCM4冷轧条钢经热处理。

（b）抗拉强度95～100公斤/平方毫米。

（c）抗剪强度76～80公斤/平方毫米。

由于叶片闩轴134闩合锚头叶片131，叶片钩住岩壁，受力后叶片闩轴本身在支点上形成受到剪力作用

τ＝τ_a×a

＝76×（d²π/4）＝76×100×3.1416/4

＝5966公斤＝6吨

如图8、9：在印证叶片131张开确实钩住后，即倒转钻杆，脱离易脱接头129，回收钻杆。

如图5、图6：在回收钻杆后，搅拌些许水泥浆或用强力环氧树胶26涂在孔口岩面四周，再置入用聚乙烯制成的速凝剂灌注管19和排气管20、承压钣10、握线器24、夹片23、用单枪拉线机（未示出）预施加约每束200公斤的拉力使钢键伸直锁定。

如图6：锁定后，灌注速凝剂25，由聚乙烯制成的速凝剂灌注管19灌入，锚孔中之空气由排气管20排出，等到速凝剂从排气管20流出时，即中止灌注并进行通气，由灌注管19通进气体，从排气管20排出。在进行上述灌注及排气时，灌浆管21和排气管22管暂封闭。待环氧树胶固结后，测试灌胶效果;打开速凝灌注管19灌气，如果压力大无法灌入时，即证明灌入的速凝剂已具有有效封闭的功能。

如图7：待封闭固结完成后，即可灌注水泥浆9，水泥浆由灌浆管21灌入，锚孔中空气由排气管22排出此时速凝胶灌注管19及排气管20暂封闭，待水泥浆9由排气管22流出时，即证明锚孔内浆液即将灌满，此时将排气管22封闭并加压力灌浆，压力保持约20分钟，可使锚孔充满水泥浆。

如图8、9：在钻杆17由钻机16推入孔中至预定深度，将之旋转，使钻杆的转动传递到易脱接头129、夹键头12、中心杆123，使压肩139以斜壁原理逼叶片斜壁132而使叶片131扩开，中心杆螺牙138愈转愈缩入下接头1310中，愈往下推便愈逼压肩抵触叶片内斜壁132，并使之张开，而叶片尖端的刃尖即削割岩壁而达到旋转扩孔，直至叶片张开程度能钩住岩壁为止。（削割时可用吹气或冲水冷却叶片）综合归纳本发明的施工方法，其施工步骤为：

1.钻机钻孔至预定深度。

2.组装钢键：叶片锚头最前端接到夹键头，施预拉力于钢键（钢键的束数视拉力吨位而设）上，由固定端起每隔50～60厘米设一个固定环，自由端先涂防腐蚀油，再套入聚乙烯管内，两端以强力环氧树胶或胶布绑住。

3.用钻机头夹钻杆，钻杆推压夹键头入孔至预定深度，如果遇碎石阻止入键时，用机头轻微打击即可进入。

4.旋转机头钻杆逼使键头上端的叶片张开扩孔，卡住岩壁。再视岩层性质确定叶片张开程度，如岩层的砂岩变质岩等硬岩时，叶片略为张开即可钩住;如遇泥岩、页岩、上新世～更新世的松散胶结不良或软硬不一的砂页岩互层时，则继续扩孔，至钻机往后拉时，无法拉动为止，即锚头叶片已卡住孔壁。

5.倒转钻杆易脱接头牙，因斜壁度差异较小，便可轻易地松脱并回收钻杆。

6.在孔口周面涂敷水泥，放置承压钣、握线器及夹片，用单枪拉线机施拉力约每速200公斤，以使钢键伸直锁定。

7.灌注速凝剂（如用膨胀脂、水玻璃等）使孔口封闭。

8.灌注水泥浆至浆液溢满排气孔时，封闭排气孔再加压力灌浆，压力保持约20分钟，使锚孔内充满水泥浆。

综上述可知，本发明的特点为用机械力代替人力装键入孔，故不论地锚孔具有由垂直向下俯角、向上仰角及向上垂直均可操作，在装键入孔后预拉使钢键伸直，更能发挥其预拉力功能，预灌速凝剂，固结泥浆，并可把有伏流之地下水以压力逼走，地层孔隙之水由水泥浆取代可达成预拉力岩锚的目的。

综上所述，本发明实能克服传统技术上仰岩锚之不足。

Claims

一种上仰预拉力岩锚封闭式灌浆施工方法，所述施工方法利用包括叶片锚头、夹键头、易脱接头、钻杆、钢键、聚乙烯制成的灌浆管、承压钣、握线器及夹片等，在锚孔施条完成后，将组装好的预拉力钢键结构施行封闭，施行压力灌浆以达制成预拉力岩锚，其施工方法的步骤为：

1、以钻机钻孔至预定深度；
2、组装钢键：将叶片锚头最前端接到夹键头，施加预拉力于钢键（视拉力吨位而设多少束）上，由固定端起每隔50-60厘米设置一固定环，自由端先涂防腐蚀油，再套入聚乙烯管中，两端以强力环氧树胶或胶布绑住;
3、用钻机头夹住钻杆，钻杆推压夹键头入孔至预定深度，如果遇到碎石阻止入键时，用机头轻微打击即可进入;
4、旋转机头钻杆逼使钢键变化头上端叶片张开扩孔，卡住岩壁，再视岩层性质确定叶片扩开的程度，如岩层为砂岩、变质岩等硬岩时，叶片略为张开即可钩住;如遇泥岩、页岩、上新世～更新世的松散胶结不良或软硬不一的砂页岩互层时，则继续扩孔，直至将钻机往后拉时无法拉动为止，即锚头叶片已卡住孔壁;
5、倒转钻杆回收，易脱接头牙纹斜矩的斜壁度因差异较小而松脱;
6、孔口周面涂上水泥，放置承压钣、握线器夹片，用单枪拉线机施加每束约200公斤的拉力，使钢键伸直锁定;
7、灌注速凝剂（如膨胀树脂、水玻璃等）使孔口封闭;
8、灌注水泥浆至浆液溢满排气孔时，封闭排气孔再加压力灌浆，压力保持约20分钟，使锚孔内充满水泥浆。